Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Проектирование земляного полотна автомобильной дороги на слабом основании.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.11.2025

Размер:

1.93 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

4. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ

Степень устойчивости слабого основания при воздействии на него нагрузки от массы сооружаемого земляного полотна оценивают по значению коэффициента безопасности наиболее слабого слоя.

Коэффициент безопасности (Кбез) определяют как отношение безопасной

нагрузки (Рбез) к расчетной (Ррасч).

Значение безопасной нагрузки, которую можно приложить к слабому основанию, находящемуся в природном (неконсолидированном) состоянии, при быстрой отсыпке насыпи определяют по формуле:

Рнач = N ,	(4.1)
без

где N — коэффициент, зависящий от ширины насыпи по подошве и относительной глубины расположения слабого слоя, значения которого следует принимать по таблице 4.1;

— сопротивление сдвигу слабого грунта в природном залегании по данным испытаний крыльчаткой.

Таблица 4.1 Коэффициент N

Относительная глубина расположения
расчетного слоя с минимальным
сопротивлением сдвигу	0,05	0,10	0,15	0,20	0,30
(в долях от ширины насыпи по подошве)

N	5,25	3,84	3,51	3,34	3,23

Расчетную нагрузку Ррасч определяют по методике, приведенной в лабораторной работе №1.

В зависимости от значений (Кначбез ) определяют тип основания по

устойчивости:
Кнач 1	— основание I типа;
без
1 Кнач 0,7	— основание II типа;
без
0,7 Кнач 0,2	— основание III А типа;
без
Кнач 0,2	— основание III Б типа.
без
	20

Расчет безопасной нагрузки предварительно консолидированных оснований осуществляют по формуле:

		Ркон =					,		(4.2)

			(1−			)3
		без	(1−		сж	)3
			0		сж
где сж	— относительная конечная осадка сжатия основания при
предварительном уплотнении (см. пункт 1);
U0 — степень консолидации при предварительном уплотнении (см.
таблицу 4.2).
									Таблица 4.2
		Степень консолидации (U0)

сж	Менее 0,05	От 0,05 до		От 0,15 до				От 0,30	Св. 0,40
сж	Менее 0,05	0,15		0,30				до 0,40	Св. 0,40
		0,15		0,30				до 0,40
U0	0,25	0,33		0,5				0,6	0,65

Консолидация - повышение плотности грунта под воздействием нагрузки во времени. В процессе консолидации грунта объем воды в единице объема грунта уменьшается вследствие ее отжатия (фильтрации) при действии внешней нагрузки и грунт уплотняется.

В зависимости от характера грунта различают два типа процесса консолидации. Консолидация первого типа наблюдается в грунтах со слабыми водно-коллоидными связями (пылеватые и песчанистые глинистые грунты), обусловливается водопроницаемостью грунта и условиями оттока выжимаемой из грунта воды – фильтрационная консолидация. Консолидация второго типа наблюдается в глинистых грунтах со значительными водно-коллоидными структурными связями, которые осложняют процесс уплотнения.

Степень консолидации – это отношение осадки (деформации) слабого грунта в некоторый момент времени к полной его осадке, наблюдаемой по окончании процесса консолидации.

Предварительное определение степени устойчивости слабого основания и его пригодности к использованию в качестве основания дорожной насыпи может быть выполнено на основании анализа прочностных характеристик торфяных грунтов, слагающих слабое основание.

В зависимости от значений сопротивления сдвигу каждого выделенного расчетного слоя слабого основания назначается соответствующий строительный тип болотного грунта по таблице 4.3. Затем тип слабого основания по устойчивости назначается в зависимости от строительных типов болотных грунтов, слагающих болотную залежь по таблице 4.4.

										Таблица 4.3
		Строительный тип болотного грунта

Разновидность		Осушенный								Избыточно
Разновидность		(уплотненный)			Средней			Очень		влажный и
болотного грунта		(уплотненный)			Средней			Очень		влажный и
болотного грунта		или			влажности			влажный		жидкие
по состоянию		или			влажности			влажный		жидкие
по состоянию		маловлажный								образования
		маловлажный								образования

Сопротивление		0,015			0,010–0,015			0,005–0,010		0,005
сдвигу по		0,015			0,010–0,015			0,005–0,010		0,005
сдвигу по
крыльчатке , МПа

Строительный тип		1				2			3а	3б
болотного грунта		1				2			3а	3б
болотного грунта

										Таблица 4.4
		Тип основания по устойчивости

Строительные									Возможность
типы		Тип		Преобладающая					использования
грунтов,	основания по		деформация грунта						болотной залежи в
слагающих	устойчивости		наиболее слабого слоя						качестве несущего
болотную залежь										слоя
Только тип 1		I	Сжатие						Можно использовать

Тип 2 обязателен.			При		быстрой отсыпке				Можно использовать
Возможно		II	– сдвиг (выдавливание,						при	постепенном
наличие типа 1			выпор), при медленной						загружении
			– сжатие
Тип 3а обязателен.			При		быстрой отсыпке				Можно использовать
Возможно		III А	– сдвиг (выдавливание,						при	постепенном
наличие типов 1 и			выпор), при медленной						загружении
2			– сжатие			и частичное
			выдавливание
Преимущественно			Сдвиг (выдавливание,						Нельзя использовать
тип 3б. Возможно		III Б	выпор)			при	любой		(следует изменить
наличие других			скорости отсыпки						конструкцию
типов									насыпи или удалить
									слабый грунт)

При выполнении лабораторной работы следует придерживаться определенного порядка расчета:

1.Предварительное назначение типа слабого основания по устойчивости.

2.Определение коэффициента N, зависящего от ширины насыпи по подошве и относительной глубины расположения слабого слоя.

3.Значение безопасной нагрузки, которую можно приложить к слабому основанию, находящемуся в природном (неконсолидированном) состоянии Рбез.

4.Определение коэффициента безопасности (Кбез).

5.Определение строительного типа слабого основания по устойчивости.

5.1Характеристика слабого основания по устойчивости.

5.2Сравнение предварительной оценки степени устойчивости с расчетным значением по коэффициенту безопасности неконсолидированного торфяного основания.

Контрольные вопросы:

1.Какие типы основания по устойчивости бывают?

2.Дать определение понятию степень консолидации.

3.Чем степень консолидации при предварительном уплотнении отличается от степени консолидации при окончательном уплотнении?

4.Какие строительные типы болотного грунта бывают, от какого параметра зависят?

5.Коэффициент безопасности, что это, от каких параметров зависит, для чего определяется.

5. ПРОГНОЗ ОСАДКИ ВО ВРЕМЕНИ (РАСЧЕТ РЕЖИМА ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПИ)

Продолжительность осадки t для достижения требуемой степени консолидации U слабого основания определяют по номограмме (рисунок 5.1, 5.2) в зависимости от режима возведения насыпи, характеризуемого величиной нагрузки (Р1), допускаемой по условиям устойчивости основания, и длительностью периода отсыпки насыпного слоя (t0), в течение которого нагрузка

на основание возрастает от Р1 до Ррасч.

Номограмма связывает четыре комплексных параметра:

0	,	,	1/	и			,
	,	,		и			,
			1− /		1-λ	/
			1		1

где t 0 — продолжительность периода отсыпки насыпного слоя;

t — время, необходимое для достижения требуемой степени консолидации (U) слабой толщи;

1 — конечная относительная деформация сжатия (уплотнения) основания для нагрузки Р1;

— конечная относительная деформация сжатия (уплотнения) основания для нагрузки Ррасч;

Т — консолидационный параметр, имеющий размерность времени, характеризует интенсивность затухания осадки.

По любым трем известным параметрам, обозначенным на шкалах номограммы, с помощью одного наложения линейки определяют искомый четвертый параметр.

Консолидационный параметр Т определяют по следующим зависимостям: а) для оснований I типа по устойчивости

	2,5 10−5
T =						сж			;	(5.1)
T =		(							;	(5.1)
		(	сж		Р)2
			сж
б) для оснований II и IIIА типа по устойчивости
		410−2
T =							сж	,		(5.2)

		√
		√				Р
				сж

где Т — консолидационный параметр, сут; Р — нагрузка от массы насыпи, действующая на основание (Ррасч), МПа;

сж — относительная деформация сжатия слабого основания; Sсж — осадка сжимающихся слоев слабого основания, в см.

Рисунок 5.1 Номограмма для расчёта продолжительности осадки (цифры на кривых – отношение t0/T )

Установление сроков устройства дорожной одежды.

Сроки устройства дорожной одежды определяют расчетом в зависимости от требуемой степени консолидации (U) основания и уточняют в период строительства по данным результатов наблюдений за осадками основания. Требуемая степень консолидации основания перед устройством дорожной одежды приведена в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Степень консолидации U

Расчетная осадка				Требуемая степень консолидации U для типа дорожной
Расчетная осадка					одежды
сжатия S сж , см					одежды
сжатия S сж , см				капитального	облегченного	переходного	низшего
				капитального	облегченного	переходного	низшего
До 30 включ.				0,90	0,85	0,80	0,75
Cв.	30	“ 100	“	0,95	0,90	0,85	0,80
“	100	“ 170	“	0,96	0,92	0,87	0,82
“	170			0,98	0,95	0,90	0,85

Режим возведения насыпи (темп отсыпки) зависит от устойчивости основания. Для оснований I и IIIБ типа по устойчивости скорость отсыпки не регламентируется, для оснований II и IIIА типа насыпь следует возводить постепенно (медленная отсыпка) в течение определяемого расчетом времени t, необходимого для упрочнения слабых грунтов в результате их консолидации.

При проведении расчетов необходимо соблюдать следующий порядок расчета:

а) назначают толщину насыпи (нагрузку Р1), которую можно отсыпать сразу (в один прием).

Нагрузку Р1 определяют по формуле:

Р1 = н*h1 ,

(5.3)

где н — плотность грунта насыпи (в расчете корректируется *10-2);

h1 — толщина насыпи, отсыпаемой сразу, которая определяется по формулам:

=		начбез	при	начбез			> ,	(5.4)
=			при				> ,	(5.4)
1		н			н		om
		н			н
	h1 = Som		при		нач	без	≤ .	(5.5)
	h1 = Som		при				≤ .	(5.5)
							om
					н
				26

б) устанавливают продолжительность временного периода (t0), в течение которого необходимо возводить насыпь до проектной толщины, чтобы основание успело приобрести необходимое упрочнение в процессе

консолидации. Для этого определяют параметры:	1/расч	и	0		.
	1− /		1− /
	1 расч		1	расч

Допускается принимать K1 = 1- 1/ расч = 1-Р1/Ррасч; K2 = 1/ расч = Р1/Ррасч и U0 по таблице 4.2 (где U0 — степень консолидации основания, достигаемая в

течение временного периода t0).

Затем на вертикальных шкалах номограммы (рисунок 5.2 или 5.1) находят

точки, отвечающие заданным значениям переменных

K3=K2/K1=

1/расч

1−1/расч

K4=U0/K1=

, и соединяют их линией путем наложения линейки. Точки

1−1/расч

пересечения этой линии со шкалами

при условии

дают искомое

значение

в) устанавливают длительность консолидации основания t, необходимую для достижения заданной степени консолидации U (таблица 5.1), позволяющей дальнейшее возведение дорожной одежды. Для этого по известным параметрам

K3=	1/расч	, K5=U/K1=					и	0	по номограмме (см. рисунок 5.2 или 5.1)
K3=	1−1/расч	, K5=U/K1=			1−1/расч		и		по номограмме (см. рисунок 5.2 или 5.1)
	1−1/расч				1−1/расч
определяют искомый параметр						.
определяют искомый параметр						.
			0
	При значениях		0	, не превышающих 7, следует пользоваться номограммой,
	При значениях			, не превышающих 7, следует пользоваться номограммой,

приведенной на рисунке 5.2, которая является деталью номограммы, изображенной на рисунке 5.1.

г) устанавливают допустимую интенсивность отсыпки насыпи q в расчете на месяц:

q =	30( н− 1)	,	(5.6)
	0

где h н — толщина насыпи (h+Sобщ), см ;

1		U
1− 1	1− 1
2,0		3,0

1,5	2,5
1,0	2,0	P(t)
1,0	2,0		P = const
			P = const
0,5	1,5	P1
0,5	1,5
		0	t
		t 0	t
0	1,0

0,5

1	2	3	4	5	6	7

	0,5						t
	0,5						t
	1		2				T
							T


			3

Рисунок 5.2 Номограмма для расчёта продолжительности временного периода t0 (цифры на кривых отношение t0/T )

При выполнении лабораторной работы следует придерживаться определенного

порядка расчета:

1. Определение толщины насыпи (нагрузки Р1), которую можно отсыпать сразу (в один прием).

1.1 Определение толщина насыпи h1, отсыпаемой сразу.

2. Определение продолжительности временного периода (t0), в течение которого необходимо возводить насыпь до проектной толщины исходя из условия обеспечения устойчивости основания.

2.1 Определение отношения K1 = 1- 1/ расч = 1-Р1/Ррасч; K2 = 1/ расч = Р1/Ррасч и U0 по таблице 4.2 (в зависимости от сж).

2.2 Определение отношений K3=K2/K1=	1/расч	и K4=U0/K1=	0	.
	1−1/расч
			1−1/расч

2.3 Определение по номограмме (рисунок 5.2 или 5.1) значения 0.

2.4 Определение консолидационного параметра Т (сут) в зависимости от строительного типа слабого основания.

3. Определение длительности консолидации основания (t), необходимой для достижения заданной степени консолидации основания U, позволяющей производить устройство дорожной одежды капитального типа.

3.1 Определение U по таблице 5.1 (в зависимости от Sсж).

3.2 Определение отношений

K3=

1/расч

, K5=U/K1=

1−1

/расч

1−1/расч

3.3 Определение по номограмме (рисунок 5.2 или 5.1) по известным

параметрам K3=

1/расч

, K5=U/K1=

, значения

1−1

/расч

1−1/расч

4.Сравнение строительного срока (tстр) со временем необходимой консолидации (t).

5.Составление графика режима возведения насыпи на слабом основании во времени.

6.Определение скорости отсыпки насыпи в месяц.

Контрольные вопросы:

1.Как осуществляется возведение насыпи на слабом основании (основные этапы режима возведения)?

2.Какие параметры оказывают непосредственное влияние на скорость осадки насыпи?

3.Как определяется величина слоя, который может быть отсыпан сразу?

4.Какие параметры влияют на скорость отсыпки насыпи в пересчете на месяц?

5.Какие мероприятия применяются для ускорения осадки насыпи, возводимой на слабом основании?

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]